CEVA presenta una nueva arquitectura DSP de concentrador de sensores configurable

En un mundo en el que se diseñan múltiples sensores en casi todo, el procesamiento de todas las entradas de datos, o la fusión de sensores, se está convirtiendo en una parte cada vez más importante del sistema. Para abordar esto, CEVA ha introducido una arquitectura DSP de concentrador de sensores de alto rendimiento llamada SensPro, que es configurable, combina procesamiento escalar y paralelo para tipos de datos enteros y de punto flotante, así como aprendizaje profundo e inferencia.

El crecimiento en la cantidad y variedad de sensores en los sistemas modernos, y sus necesidades de computación sustancialmente diferentes, es la razón por la que CEVA dijo que se propuso diseñar una nueva arquitectura desde cero, para abordar este desafío. Construyó SensPro como una arquitectura configurable y holística capaz de manejar cargas de trabajo intensivas utilizando una combinación de procesamiento escalar, vectorial y aceleración de IA, mientras utiliza las últimas técnicas de diseño de microarquitectura de canalización profunda, paralelismo y multitarea.

Al explicar la nueva familia de productos a embedded.com, el director senior de inteligencia artificial y marketing de visión por computadora de CEVA, Jeff VanWashenova, dijo:“Este es el primer centro de sensores para múltiples sensores, basado en tecnologías exitosas y la solidez de nuestra cartera existente, como como el procesador NeuPro AI, el procesador de visión XM6 y el DSP escalar BX2. Es altamente configurable con tres configuraciones principales y cuenta con un conjunto de herramientas de software maduro ". Agregó que el silicio de próxima generación necesita analizar datos, fusionar datos para construir un modelo coherente y luego brindar conciencia contextual.

La familia SensPro proporciona los procesadores especializados para manejar de manera eficiente los diferentes tipos de sensores en teléfonos inteligentes, robótica, automotriz, auriculares AR / VR, asistentes de voz, dispositivos domésticos inteligentes y para aplicaciones industriales y médicas emergentes que se están transformando con iniciativas como la Industria 4.0. Estos sensores, entre los que se encuentran la cámara, el radar, el lidar, el tiempo de vuelo (ToF), los micrófonos y las unidades de medida inercial (IMU), generan una multitud de tipos de datos y velocidades de bits derivados de imágenes, sonido, RF y movimiento. que se puede utilizar para crear un dispositivo totalmente en 3D sensible al contexto.

Dimitrios Damianos, analista de tecnología y mercado de la división de sensores de Yole Développement (Yole) comentó:“La proliferación de sensores en sistemas inteligentes sigue aumentando, proporcionando un modelado más preciso del entorno y el contexto. Los sensores se están volviendo más inteligentes, y el objetivo no es obtener más y más datos de ellos, sino una mayor calidad de datos, especialmente en casos de percepción ambiental / envolvente, como:concentradores de sensores ambientales que usan una combinación de micrófonos, presión, humedad, inercia. , sensores de temperatura y gas (hogares / oficinas inteligentes), así como conciencia situacional en ADAS / AV donde muchos sensores (radar, lidar, cámaras, IMU, ultrasónicos, etc.) deben trabajar juntos para dar sentido a su entorno ”.

Yole agrega que el desafío es procesar y fusionar diferentes tipos de datos de diferentes tipos de sensores. Utilizando una combinación de procesamiento escalar y vectorial, matemática de punto fijo y flotante junto con una microarquitectura avanzada, SensPro ofrece a los diseñadores de sistemas y SoC una arquitectura de procesador unificada para abordar las necesidades de cualquier dispositivo multisensor sensible al contexto.

Construida para maximizar el rendimiento por vatio para casos de uso complejos de procesamiento de múltiples sensores, la arquitectura SensPro ofrece una combinación de matemáticas de punto flotante de precisión simple y media de alto rendimiento necesarias para el procesamiento de señales de alto rango dinámico, creación de nubes de puntos y redes neuronales profundas ( DNN), junto con una gran cantidad de capacidad de procesamiento paralelo de 8 y 16 bits requerida para voz, imágenes, procesamiento de inferencia DNN y localización y mapeo simultáneos (SLAM). SensPro incorpora el DSP escalar CEVA-BX ampliamente utilizado de CEVA, que ofrece una ruta de migración sin problemas desde diseños de sistemas sensoriales únicos a diseños de sensores múltiples y conscientes del contexto.

El nuevo concentrador de sensores utiliza una arquitectura VLIW de 8 vías altamente configurable, lo que permite ajustarlo para abordar una amplia gama de aplicaciones. Su microarquitectura combina unidades de procesamiento escalares y vectoriales e incorpora una tubería profunda y avanzada que permite velocidades de operación de 1.6GHz en un nodo de proceso de 7nm.

SensPro incorpora un procesador escalar CEVA-BX2 para la ejecución del código de control con una puntuación de 4.3 CoreMark / MHz. Adopta una amplia arquitectura de procesador escalable SIMD para procesamiento paralelo y es configurable para hasta 1024 8 × 8 MAC, 256 16 × 16 MAC, soporte dedicado de redes neuronales binarias 8 × 2, así como 64 puntos flotantes de precisión simple y 128 de precisión media. MAC. Esto le permite entregar 3 TOPS para inferencias de redes de 8 × 8, 20 TOPS para inferencias de redes neuronales binarias y 400 GFLOPS para aritmética de punto flotante. Otras características clave de SensPro incluyen una arquitectura de memoria que proporciona un ancho de banda de 400 GB por segundo, caché de instrucciones de 4 vías, caché de datos vectoriales de 2 vías, DMA y administradores de colas y búfer para descargar el DSP de las transacciones de datos.

SensPro viene acompañado de un conjunto de software y herramientas de desarrollo para agilizar los diseños del sistema, incluido un compilador LLVM C / C ++, entorno de desarrollo integrado (IDE) basado en Eclipse, API OpenVX, bibliotecas de software para OpenCL, compilador de gráficos de red neuronal profunda CEVA (CDNN), Funciones de imagen CEVA-CV, kit de desarrollo de software CEVA-SLAM y bibliotecas de visión, reducción de ruido ClearVox, reconocimiento de voz WhisPro, fusión de sensores MotionEngine y el marco de software SenslinQ.

CEVA nos dijo que la arquitectura del concentrador del sensor es una progresión natural del procesamiento de la visión de la cámara, luego el procesamiento de la IA y luego la adquisición de Hillcrest Labs para la detección de movimiento el año pasado. Luego presentó su IP de hardware SenslinQ y la plataforma de software que permite la comunicación entre núcleos. Quedó claro que en su hoja de ruta necesitaba poner todo en un solo dispositivo. SensPro proporciona ese concentrador de sensores autónomo con procesador en el dispositivo que unifica el procesamiento de múltiples sensores, la IA y la fusión de sensores en una sola solución.

VanWashenova dijo que el primer uso será en automoción, para quien CEVA tiene un cliente principal. "Pero también nos centraremos en muchas otras aplicaciones, incluida la supervisión de conductores, robots de entrega, drones, AR y dispositivos portátiles, vigilancia y entretenimiento en el hogar".

La opinión del analista

En su informe posterior a la Linley Spring Processor Conference, Mike Demler dijo que Ceva siempre ha ofrecido DSP configurables y personalizables, pero SensPro marca una desviación de sus productos anteriores, que apuntan a una sola aplicación como el procesamiento de audio o la visión por computadora. “SensPro aborda dos tendencias de la industria:IA en el dispositivo y máquinas inteligentes. Al igual que los humanos, las máquinas inteligentes deben emplear múltiples sentidos para percibir correctamente su entorno. Varios proveedores de chips se enfocan en ellos ofreciendo potentes procesadores de redes neuronales basados ​​en cámaras, pero carecen de las capacidades DSP para la fusión de sensores ". Agregó que sus tres modelos preconfigurados iniciales son adecuados para numerosos sistemas industriales y de consumo, pero los licenciatarios apreciarán la capacidad de personalizar sus diseños cuando esa opción llegue en una versión futura.